JP4255045B2

JP4255045B2 - Manufacturing method of molded products

Info

Publication number: JP4255045B2
Application number: JP2000306358A
Authority: JP
Inventors: 史幸大竹
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: JP2002103406A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の厚肉成形品の冷熱サイクル射出成形方法における成形サイクル時間の短縮方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂は比較的扱いやすいことからいろいろな分野にわたり広汎な用途に使用されている。しかしながら射出成形機を使用してこれらの材料の内部に中空構造を持たない厚肉成形品を得ようとした場合、成形する際の収縮からボイド（空隙）、ひけが発生し、製品の機械的・電気的耐久性低下、寸法不良等の不具合が発生する。そこでこれまでは射出成形を行う場合には、極力大きなゲートを設け、成形条件的にも高温金型、高保圧、低速射出といった過酷な条件で成形を行っていたが、それでも不良率を満足できるレベルまで低減することは困難であった。
しかもボイドは外観上その発生が確認できず、超音波あるいは、軟Ｘ線を用いて検査することは可能であったが、量産レベルでの全数検査方法は確立されてはおらず、ボイドの発生のない製品を得ることが要望されている。
また、これまでの射出成形法で成形された成形品は上記理由から巨大なゲートを設けざるをえず、成形後のゲートカットに特別な機械加工を必要としていた。
一方、特開平７−１４５９号公報及び工業材料、１９９８年、４６巻（Ｎｏ．４）、３６−３９頁には、高品質外観を得るために、樹脂充填時に金型温度を樹脂の軟化温度（又は熱変形温度）より高い温度に設定し、冷却工程において、金型を樹脂の軟化温度（又は熱変形温度）より低い温度に設定する冷熱サイクル成形が記載されている。しかし、この場合、成形品表面及びゲート部が急激に冷却されることによりゲートシール時間が短くなり、ボイドがさらに発生しやすくなるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ボイド（空隙）、ひけ等の欠陥がなく、外観の良好な厚肉成形品を、簡便に、成形サイクルを短縮して、生産性よく、安定して成形する方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、射出成形機を使用した熱可塑性樹脂の厚肉成形において、ボイド（空隙）、ひけが発生することなく、経済的に効率よく、短い成形サイクルで厚肉成形品を得るべく鋭意検討した結果、はじめに金型温度を特定の温度に加熱した後、溶融樹脂を金型内に射出充填開始すると同時またはその０〜１０秒前に加熱手段から冷却手段に切り替えて、金型を特定の冷却温度に冷却することにより、成形サイクル時間を短縮できることを見い出し、さらに、ホットランナーゲートを固化させないために、ゲートの開閉手段を設けるかまたは設けない代りに、ゲートチップ、ボディ、又はマニホールドを、特定時間ないし常時、加熱状態に維持することにより、かかる問題点を解決しうることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち本発明は、熱可塑性樹脂の冷熱サイクル射出成形において、ホットランナー金型を用い、かつホットランナーゲート部の樹脂を溶融状態に保持して成形する、８ｍｍ以上の厚さを有する成形品の製造方法であって、加熱手段により金型温度を無充填樹脂の荷重たわみ温度〜融点＋２０℃に加熱した後、溶融樹脂を金型内に射出充填開始すると同時またはその０〜１０秒前に加熱手段から冷却手段に切り替えて、金型を加熱時の金型温度−１０℃以下に冷却し、成形サイクル時間を短縮することを特徴とする成形品の製造方法である。
本発明においては、前記金型を加熱時の金型温度−１００℃〜加熱時の金型温度−１０℃に冷却することが好ましく、前記冷却手段は、−１０℃〜荷重たわみ温度未満の温度の冷却媒体を金型へ流通させる冷却手段であることが好ましい。
また、本発明においては、ホットランナーゲートの開閉手段を設け、少なくとも射出充填工程及び保圧工程の間はホットランナーゲートを開の状態にし、射出開始から少なくとも製品固化時間迄の間、ホットランナーゲート部の樹脂を溶融状態に保持すること、または、ホットランナーのゲートチップ、ボディおよびマニホールドの少なくとも一つを、前記加熱手段により射出開始から少なくとも製品固化時間迄の間加熱状態にして、ホットランナーゲート部の樹脂を溶融状態に保持することが好ましい。
本発明においては更に、ホットランナー金型のキャビティ及び／又はコア部の周囲を断熱することが好ましい。
前記熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂であることが好ましく、前記結晶性樹脂は、ポリアセタール樹脂であることが更に好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明によって成形される成形品は、熱可塑性樹脂を使用して射出成形法により成形される。成形品の肉厚は厚さ８ｍｍ以上であり、この場合、通常の射出成形法（固定温度金型使用。）に比べて、効果が顕著である。厚さ８ｍｍ以上とは、実際の成形品の厚みは一般に不均一であるので、成形品の樹脂部分の厚みをどの方向からどの角度で計っても８ｍｍ以上である個所が部分的にでも有ることを意味する。
【０００７】
また、本発明では、熱可塑性樹脂としてはすべての熱可塑性樹脂が使用可能であるが、成形収縮率の大きいポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂の方が効果が大きく、その中でもポリアセタール樹脂が最も効果的で、好ましく用いられる。
【０００８】
また、本発明に使用する熱可塑性樹脂には無機充填剤を配合することが出来る。かかる充填剤は、機械的強度、耐熱性、寸法安定性、電気的性質等の性能に優れた性質を得る観点から配合することが好ましく、特に剛性を高めるのに有効である。これらの無機充填剤としては、目的に応じて繊維状、粉粒状又は板状の充填剤が用いられる。繊維状充填剤としては、ガラス繊維、アスベスト繊維、カーボン繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化硅素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維、更にステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属の繊維状物などの無機質繊維状物質が挙げられる。特に代表的な繊維状充填剤はガラス繊維である。尚、ポリアミド、フッ素樹脂、アクリル樹脂などの高融点有機質繊維状物質も使用することができる。
一方、粉粒状充填剤としては、カーボンブラック、黒鉛、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラスバルーン、ガラス粉、硅酸カルシウム、硅酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、硅藻土、ウォラストナイトの如き硅酸塩、酸化鉄、酸化チタン、アルミナの如き金属の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫酸塩、その他炭化硅素、窒化硅素、窒化硼素、各種金属粉末等が挙げられる。又、板状充填剤としては、マイカ、ガラスフレーク、各種金属箔等が挙げられる。これらの無機充填剤は１種又は２種以上併用することができる。繊維状充填剤、特にガラス繊維又はカーボン繊維と、粒状又は板状充填剤の併用は、特に機械的強度と寸法精度、電気的性質等を兼備する上で好ましい組み合わせである。
無機充填剤の添加量は樹脂材料全量に対し夫々４０重量％以下である。これより多いと成形加工性や靱性を害し好ましくない。特に好ましくは３０重量％以下である。尚、本発明において使用する熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂に一般的に添加される上記以外の公知の物質、すなわち、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の各種安定剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、染料や顔料等の着色剤、潤滑剤、可塑剤及び結晶化促進剤、結晶核剤、離型剤、界面活性剤、帯電防止剤等を任意の組み合わせで配合することも勿論可能である。
【０００９】
本発明によって製造される、ボイドを持たずに８ｍｍ以上の厚さを有する成形品は、上記熱可塑性樹脂を使用して、いわゆる射出成形法によりホットランナー金型にて成形される。成形方法としては射出成形、射出圧縮成形その他の成形法が適用されるが、ハイサイクルのためには射出圧縮成形がより好ましい。
【００１０】
本発明では、射出成形は冷熱サイクル成形により行われる。
本発明では、初めに金型温度を無充填樹脂の荷重たわみ温度以上で融点＋２０℃以下、好ましくは１２０〜１７０℃に加熱した後、溶融樹脂を金型内に射出充填開始すると同時またはその０〜１０秒前、好ましくは１〜５秒前に加熱手段から冷却手段に切り替えて、金型を加熱時の金型温度よりも１０℃以上低い温度（即ち、金型温度−１０℃）、好ましくは加熱時の金型温度よりも１０℃〜１００℃低い温度（即ち、金型温度−１００℃〜金型温度−１０℃）に冷却する。
これにより、ボイド（空隙）、ひけ等の欠陥がなく、外観の良好な厚肉成形品を、成形サイクル時間を短縮して成形することができる。
本発明では、荷重たわみ温度は、充填剤の配合されていない樹脂（無充填樹脂ともいう。）の荷重たわみ温度のことであり、試験方法ＡＳＴＭＤ６４８により、荷重１．８２ＭＰａ時の値である。
【００１１】
本発明で、冷熱サイクル成形を行うために、金型温度を制御するための加熱手段又は冷却手段は、媒体を加熱、又は冷却して金型に流すか、予め所定の温度に設定された高温用媒体及び低温用媒体を切り替えて流すか、又は電熱ヒーター、クーラー等により直接金型を加熱、又は冷却する。また、これらを組み合わせ使用して金型を加熱、又は冷却してもよい。上記媒体としては、水、スチーム、油等が挙げられる。
本発明では、冷却手段として、−１０℃〜荷重たわみ温度、好ましくは−１０℃〜＋８０℃の温度の冷却媒体を金型へ流通させることが特に使用できる。
加熱して金型を昇温させるための媒体温度は一般には、加熱工程では高いほど、冷却工程では低いほど、また、その流量は多いほど効率が良い。電熱ヒーター、クーラーについては、電力密度が高いほど良い。制御する体積は小さいほど、熱伝導率は高いほど、周囲の断熱材は熱伝導率が低いほどよい。金型温調回路については金型強度上問題の無い範囲で数多く設けるほどよい。
また、成形品の取り出しは、金型の冷却中、昇温中、一定温度保持中のいずれの段階で行っても構わない。
【００１２】
金型の温度制御を速やかに行うためには、金型全体を加熱せずに、成形品に接するキャビティやコア部の面だけを加熱、冷却すればよいので、制御する体積を極力小さくし、周囲を断熱することもできる。このためには、従来から使用される断熱金型が使用できる。
【００１３】
図１は本発明の製造方法に使用するホットランナー金型の概略を示す一例である。この例では、ホットランナーゲートの開閉手段を設けずに、ホットランナーゲート部の樹脂を溶融状態に保持する。
溶融熱可塑性樹脂が、成形機ノズル５からホットランナー金型１１のマニホールド４、ボディ３、およびゲートチップ６を経て、ホットランナーゲート２より、金型１２内のキャビティ１に充填されると共に圧力を掛け続け、冷却、固化させて製品９が得られる。
マニホールド４、ボディ３、およびゲートチップ６の中の１以上が、外部ヒーター及び／又は内部ヒーター、例えばマニホールドヒーター８等により加熱及び必要により断熱材７により保温され、射出開始から少なくとも製品固化時間迄の期間、ないしは常時、加熱状態にしてホットランナーゲート部の樹脂を溶融状態に保持し、ホットランナーゲート２において樹脂が固化しないようにすることができる。
【００１４】
本発明の製造方法に使用するホットランナー金型の他の一例として、図２にホットランナーゲート２の開閉手段を設けた例を示す。ホットランナーゲート２に対する開閉手段として、具体的にはゲート開閉バルブ１３を使用して、ホットランナーゲート部の樹脂を溶融状態に保持すると共に圧力を掛け続ける。ゲート開閉バルブ１３は前後に移動させられて、ホットランナーゲート２が開閉される。
この場合、少なくとも射出充填工程の開始から保圧工程の終了迄の間は常時そのホットランナーゲートを開の状態にし、射出開始から少なくとも製品固化時間迄の間、ホットランナーゲート部の樹脂を溶融状態に保持し、ホットランナーゲート２において樹脂が固化しないようにして、キャヤビティ内の樹脂に成形時の保圧力がかかり続けるようにすることができる。
【００１５】
図１及び図２の例では、金型の加熱、冷却は媒体により行われる。高温温調機２１には温調された高温媒体が貯蔵されており、切替バルブユニット２３により金型に供給され、金型を充填工程に必要な温度に加熱し、低温温調機２２には温調された低温媒体が貯蔵されており、切替バルブユニット２３により金型に供給され、金型を冷却工程に必要な温度に冷却する。
【００１６】
本発明の特徴の一つは、ホットランナーゲートの樹脂を溶融状態に保つことにより、ホットランナーゲートの樹脂を早期に固化させないことにある。ホットランナーゲートの樹脂を溶融状態に保つ方法としては、前述のようにホットランナーゲートの開閉手段を設けても、設けずにゲートチップ、ボディ、マニホールドの少なくとも１以上を特定の期間ないし常時、ヒーターなどで加熱及び／又は断熱材により保温状態に維持することが効果的である。
加熱状態に維持する期間としては、射出開始から製品の肉厚の中心が固まるまでの時間（製品固化時間という。）以上であることが望ましく、常時でもよい。ここでいう製品の肉厚の中心が固まるまでの時間とは、射出開始を起点として、成形工程の射出・保圧時間を変化させて得られた成形品の重量変化が殆どなくなるまでの時間のことを指す。製品の肉厚の中心が固まるまでの時間よりも短い時間しか溶融状態に無い場合は、ひけを生じたり、ボイドが発生したりする不具合を生じやすくなる。
【００１７】
マニホールド、ゲートチップ及びボディの加熱条件は、金型構造、ホットランナーゲートを開閉する手段の使用の有無、ホットランナーのタイプ、加熱方法、使用する樹脂の種類や製品形状等により適宜変更することが好ましいが、通常は可塑化・計量した際の樹脂の温度が保たれる条件に設定することが望ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔成形条件〕
成形機：（株）日本製鋼所製Ｊ７５−ＥＰ
成形品肉厚：最大２０ｍｍ
ホットランナーシステム：世紀技研（株）製ＳＴＴ−１３ＤＢＸ−９２Ｌ
成形温度：１９０℃射出速度：１ｍ／ｍｉｎ．保圧力：８０ＭＰａ
金型温度：８０℃一定（参考例１）または１３５℃一定（参考例２）；充填時１３５℃、冷却時４０℃（実施例１、比較例１）（表で１３５⇔４０と示す。）
樹脂材料：無充填ポリアセタール樹脂（ポリプラスチック（株）製ジュラコン^TMＭ９０Ｓ、融点１６５℃、荷重たわみ温度１１０℃（試験方法ＡＳＴＭＤ６４８による。荷重１．８２ＭＰａ））
金型温調機：（株）シスコ製ＴＵＲＢＵＴＤＵ４Ｈ３４１ｍａｘ温度１５０℃（水媒体）
金型キャビティはアルミ製とし、周囲を断熱板で覆っている。
成形品については、ボイドは軟Ｘ線で観察し、ひけ、外観は目視評価とした。
評価結果の表示
ボイドの有無について、○：無し、×：有り
ひけの有無について、○：無し、×：有り
外観について、○：良好（フローマーク無し）、×：フローマーク有り
【００１９】
［比較例１］
比較例１は機械的にゲートを開閉しないホットランナー方式を使用した例である。金型温度は、昇温時では１３５℃に設定した。また冷却工程では金型に４０℃の冷却媒体を流通させて冷却した。
図１に示すように、ゲートチップの加熱を継続した状態で、射出充填工程及び保圧工程を行い、射出充填工程のはじめから保圧工程の終了迄の間は、マニホールド、ボディ、ゲートチップの各温度が樹脂の溶融温度以上に保ち、冷却工程への切り替えのタイミングを射出充填完了直後にして、厚肉成形品を成形した。
得られた成形品について、ボイド、ひけ、外観、成形サイクルについて評価した。結果は表１に示す。
【００２０】
［実施例１］
冷却工程への切り替えのタイミングを射出開始より１０秒前にした他は、比較例１と同様に行った。得られた成形品について、ボイド、ひけ、外観、成形サイクルについて評価した。結果は表１に示す。
比較例１に比べて、明らかに成形サイクルが短縮されている。
【００２１】
［参考例１〜２］
金型を、表１に示す温度に固定して行った以外は実施例１と同様にした。
得られた成形品について、ボイド、ひけ、外観、成形サイクルについて評価した。結果は表１に示す。
金型温度が８０℃と低い場合には、外観が劣るものしか得られなかった。一方、金型温度が１３５℃と高い場合には、外観は改善されたが、成形サイクルは長くなり、実用的ではない。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の成形条件でも従来の成形方法では得られないひけ、ボイド等の製品の欠陥のない厚肉成形品を容易に経済的に、成形サイクル時間をより短縮して、効率よく生産することができる。
更に金型温度を加熱、冷却で変化させ、冷却工程の開始のタイミングを早めることにより、高品質外観を有する厚肉成形品を短い成形サイクルで得ることが出来る。
しかも、本発明によって得られる厚肉成形品は、ゲートの後処理が不要であり、少量多品種生産にも好適である。
また、内部にボイド等の欠陥を持たないため建材分野、産業機器分野、自動車分野や電気、電子分野の多くの用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用するホットランナー金型の構造の一例を示す略図である。
【図２】ホットランナーゲートを開閉する方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１キャビティ
２ホットランナーゲート
３ボディ
４マニホールド
５成形機ノズル
６ゲートチップ
７断熱板
８マニホールドヒーター
９製品
１０ホットランナー金型
１１金型
１３ゲート開閉バルブ
２１高温温調機
２２低温温調機
２３切替バルブユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for shortening a molding cycle time in a cold cycle injection molding method for a thick molded product of a thermoplastic resin.
[0002]
[Prior art]
Thermoplastic resins are used in a wide variety of applications because they are relatively easy to handle. However, if an injection molding machine is used to obtain a thick molded product that does not have a hollow structure inside these materials, voids (voids) and sink marks occur due to shrinkage during molding, resulting in mechanical properties of the product.・ Problems such as reduced electrical durability and defective dimensions occur. So far, when performing injection molding, a gate that is as large as possible was provided, and molding was performed under harsh conditions such as high-temperature mold, high holding pressure, and low-speed injection, but the defect rate can still be satisfied. It was difficult to reduce to the level.
In addition, the appearance of voids could not be confirmed on the appearance, and it was possible to inspect using ultrasonic waves or soft X-rays, but the 100% inspection method at the mass production level has not been established, and the occurrence of voids There is a desire to get no product.
In addition, a molded product molded by the conventional injection molding method has to be provided with a huge gate for the above reasons, and a special machining is required for the gate cut after molding.
On the other hand, in JP-A-7-1459 and industrial materials, 1998, 46 (No. 4), pages 36-39, in order to obtain a high quality appearance, the mold temperature during resin filling is set to the softening temperature of the resin. There is described cold cycle molding in which the temperature is set higher than (or the heat distortion temperature) and the mold is set at a temperature lower than the softening temperature (or heat distortion temperature) of the resin in the cooling step. However, in this case, there is a problem that the gate sealing time is shortened by rapidly cooling the surface of the molded product and the gate portion, and voids are more easily generated.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for forming a thick-walled molded article having no defects such as voids (voids) and sink marks and having a good appearance with a simple, short molding cycle, high productivity and stable molding. It is to be.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has made eager efforts to obtain a thick molded product in a short molding cycle economically and efficiently without generating voids or voids in the thick molding of a thermoplastic resin using an injection molding machine. As a result of the investigation, after the mold temperature is first heated to a specific temperature, the molten resin is injected into the mold, and at the same time or 0 to 10 seconds before that, the heating means is switched to the cooling means to specify the mold. It can be found that the molding cycle time can be shortened by cooling to the cooling temperature, and in order to prevent the hot runner gate from solidifying, the gate chip, body or manifold can be replaced with or without gate opening / closing means. The inventors have found that such a problem can be solved by maintaining the heating state for a specific time or at all times, and the present invention has been completed.
[0005]
That is, the present invention relates to a molded article having a thickness of 8 mm or more , which is formed by using a hot runner mold and holding the resin of the hot runner gate portion in a molten state in the cold cycle injection molding of a thermoplastic resin. In the manufacturing method, the mold temperature is heated by heating means from the deflection temperature under load of the unfilled resin to the melting point + 20 ° C., and then the molten resin is heated at the same time as the injection filling in the mold or 0-10 seconds before that. This is a method for producing a molded product characterized in that the mold is cooled to a mold temperature of −10 ° C. or lower during heating by switching from the means to the cooling means to shorten the molding cycle time.
In the present invention, the mold is preferably cooled to a mold temperature at the time of heating from −100 ° C. to a mold temperature at the time of heating of −10 ° C., and the cooling means is a temperature from −10 ° C. to a temperature lower than the deflection temperature under load. The cooling medium is preferably a cooling means for circulating the cooling medium to the mold.
In the present invention, a hot runner gate opening / closing means is provided, the hot runner gate is opened at least during the injection filling process and the pressure holding process, and at least from the start of injection to the product solidification time. The hot runner gate by holding at least one of the hot runner gate chip, body and manifold by the heating means from the start of injection to at least the product solidification time. It is preferable to keep the resin of the part in a molten state.
In the present invention, it is further preferable to insulate the periphery of the cavity and / or core portion of the hot runner mold.
The thermoplastic resin is preferably a crystalline resin, and the crystalline resin is more preferably a polyacetal resin.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below.
The molded product molded by the present invention is molded by an injection molding method using a thermoplastic resin. The thickness of the molded product is 8 mm or more, and in this case, the effect is remarkable as compared with a normal injection molding method (using a fixed temperature mold) . A thickness of 8 mm or more means that the thickness of the actual molded product is generally non-uniform, so there are some parts where the thickness of the resin part of the molded product is 8 mm or more from any direction and at any angle. Means.
[0007]
Further, in the present invention, all thermoplastic resins can be used as the thermoplastic resin, but crystalline thermoplastic resins such as polyacetal resin, polybutylene terephthalate resin, polyphenylene sulfite resin, etc. having a large molding shrinkage ratio are preferred. The effect is great, and among these, polyacetal resin is the most effective and is preferably used.
[0008]
Moreover, an inorganic filler can be mix | blended with the thermoplastic resin used for this invention. Such fillers, mechanical strength, heat resistance, be formulated in terms of obtaining dimensional stability, superior properties on the performance of the electrical properties and the like are preferred, effective in particular increase the rigidity. The these inorganic fillers, fibrous, powdery or plate-like filler can be used depending on the purpose. Examples of the fibrous filler include glass fiber, asbestos fiber, carbon fiber, silica fiber, silica / alumina fiber, zirconia fiber, boron nitride fiber, silicon nitride fiber, boron fiber, potassium titanate fiber, stainless steel, aluminum, titanium, Examples thereof include inorganic fibrous materials such as metallic fibrous materials such as copper and brass. A particularly typical fibrous filler is glass fiber. High melting point organic fibrous materials such as polyamide, fluororesin, and acrylic resin can also be used.
On the other hand, as granular filler, carbon black, graphite, silica, quartz powder, glass beads, glass balloon, glass powder, calcium oxalate, aluminum oxalate, kaolin, talc, clay, diatomaceous earth, wollastonite Metal oxides such as oxalates, iron oxides, titanium oxides, aluminas, carbonates of metals such as calcium carbonate and magnesium carbonate, sulfates of metals such as calcium sulfate and barium sulfate, other silicon carbide, silicon nitride, Examples thereof include boron nitride and various metal powders. Examples of the plate filler include mica, glass flakes, various metal foils and the like. These inorganic fillers can be used alone or in combination of two or more. The combined use of fibrous fillers, particularly glass fibers or carbon fibers, and granular or plate-like fillers is a preferable combination particularly in combination of mechanical strength, dimensional accuracy, electrical properties, and the like.
The amount of the inorganic filler added is 40% by weight or less based on the total amount of the resin material. If it is more than this, the moldability and toughness are impaired, which is not preferable. Particularly preferred is 30% by weight or less. Incidentally, the thermoplastic resin used in the present invention, the thermoplastic resin generally added known materials other than the above to be, namely, an antioxidant, an ultraviolet absorber, light stabilizer or the like of various stabilizers, antistatic Agents, flame retardants, flame retardant aids, colorants such as dyes and pigments, lubricants, plasticizers and crystallization accelerators, crystal nucleating agents, mold release agents, surfactants, antistatic agents, etc. in any combination It is of course possible to mix them.
[0009]
The present invention thus are prepared, molded article having a thickness of more than 8mm without any voids, using the thermoplastic resin, is molded by a hot runner mold by so-called injection molding. As the molding method, injection molding, injection compression molding or other molding methods are applied, but injection compression molding is more preferable for a high cycle.
[0010]
In the present invention, injection molding is performed by cold cycle molding.
In the present invention, the mold temperature is first heated above the deflection temperature of the unfilled resin to the melting point + 20 ° C. or less, preferably 120 to 170 ° C., and then the injection of the molten resin into the mold is started at the same time or 0 The temperature is switched from the heating means to the cooling means 10 to 10 seconds before, preferably 1 to 5 seconds before, and the temperature of the mold is 10 ° C. or more lower than the mold temperature at the time of heating (that is, the mold temperature −10 ° C.), preferably Is cooled to a temperature 10 ° C. to 100 ° C. lower than the mold temperature during heating (ie, mold temperature −100 ° C. to mold temperature −10 ° C.).
As a result, a thick molded product having no appearance such as voids (voids) and sink marks and having a good appearance can be molded by shortening the molding cycle time.
In the present invention, the deflection temperature under load refers to the deflection temperature under load of a resin not containing a filler (also referred to as unfilled resin), and is a value at a load of 1.82 MPa according to test method ASTM D648.
[0011]
In the present invention, the heating means or cooling means for controlling the mold temperature in order to perform cold cycle molding is a high temperature preset to a predetermined temperature by heating or cooling the medium to flow into the mold. The working medium and the low-temperature medium are switched to flow, or the mold is directly heated or cooled by an electric heater, a cooler or the like. Further, these may be used in combination to heat or cool the mold. Examples of the medium include water, steam, and oil.
In the present invention, it is particularly possible to use a cooling medium having a temperature of −10 ° C. to a deflection temperature under load, preferably −10 ° C. to + 80 ° C., as a cooling means.
In general, the medium temperature for heating and raising the mold temperature is higher as the heating process is higher, the cooling process is lower and the flow rate is higher. For electric heaters and coolers, the higher the power density, the better. The smaller the volume to be controlled, the higher the thermal conductivity, and the lower the thermal conductivity of the surrounding insulation, the better. It is better to provide many mold temperature control circuits as long as there is no problem in mold strength.
The molded product may be taken out at any stage of cooling the mold, raising the temperature, or holding a constant temperature.
[0012]
In order to quickly control the temperature of the mold, it is only necessary to heat and cool the surface of the cavity and the core part in contact with the molded product without heating the entire mold. The surroundings can also be insulated. For this purpose, conventionally used heat insulation molds can be used.
[0013]
FIG. 1 is an example showing an outline of a hot runner mold used in the production method of the present invention. In this example, the hot runner gate portion resin is held in a molten state without providing a hot runner gate opening / closing means.
The molten thermoplastic resin is charged into the cavity 1 in the mold 12 from the hot runner gate 2 through the manifold 4, body 3, and gate chip 6 of the hot runner mold 11 from the molding machine nozzle 5, and the pressure is increased. continue over, cooling, solidified product 9 is obtained.
One or more of the manifold 4, the body 3, and the gate chip 6 are heated by an external heater and / or an internal heater, such as the manifold heater 8, and if necessary, are insulated by a heat insulating material 7, and from the start of injection to at least the product solidification time. It is possible to keep the resin in the hot runner gate portion in a molten state by heating it during this period, or at all times, so that the resin does not solidify in the hot runner gate 2.
[0014]
As another example of the hot runner mold used in the manufacturing method of the present invention, an example in which means for opening and closing the hot runner gate 2 is provided in FIG. Specifically, a gate opening / closing valve 13 is used as an opening / closing means for the hot runner gate 2 to keep the resin in the hot runner gate portion in a molten state and continue to apply pressure. The gate open / close valve 13 is moved back and forth to open and close the hot runner gate 2.
In this case, at least between the start of injection filling process until the end of the pressure holding process is the hot runner gate to the open state at all times, until at least the product set time from the start of injection, the molten state of the resin of the hot runner gate portion The hot runner gate 2 can prevent the resin from solidifying so that the holding pressure during molding can continue to be applied to the resin in the cavity.
[0015]
In the example of FIGS. 1 and 2, the mold is heated and cooled by a medium. The high-temperature temperature controller 21 stores a temperature-controlled high-temperature medium, which is supplied to the mold by the switching valve unit 23 and heats the mold to a temperature required for the filling process. The temperature-controlled low-temperature medium is stored and supplied to the mold by the switching valve unit 23, and the mold is cooled to a temperature required for the cooling process.
[0016]
One of the features of the present invention is that the resin of the hot runner gate is not solidified at an early stage by keeping the resin of the hot runner gate in a molten state. As a method for keeping the resin of the hot runner gate in a molten state, as described above, even if the hot runner gate opening / closing means is provided, at least one of the gate chip, the body, and the manifold is not provided for a specific period or at all times. It is effective to maintain the heat-retaining state by heating and / or a heat insulating material.
The period for maintaining the heating state is preferably equal to or longer than the time from the start of injection until the center of the product thickness is solidified (referred to as product solidification time), and may be always. The time until the center of the product thickness is solidified here is the time until almost no change in the weight of the molded product obtained by changing the injection / holding time of the molding process from the start of injection. Refers to that. If the product is melted only for a time shorter than the time until the center of the thickness of the product is hardened, it tends to cause defects such as sinks or voids.
[0017]
The heating conditions for the manifold, gate chip, and body can be changed as appropriate depending on the mold structure, whether or not a means for opening and closing the hot runner gate is used, the type of hot runner, the heating method, the type of resin used, the product shape, etc. Although it is preferable, it is usually desirable to set the conditions so that the temperature of the resin when plasticized and measured is maintained.
[0018]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
〔Molding condition〕
Molding machine: J75-EP manufactured by Nippon Steel Works
Molded product thickness: Max. 20mm
Hot runner system: STT-13DBX-92L manufactured by Century Engineering Co., Ltd.
Molding temperature: 190 ° C. Injection speed: 1 m / min. Holding pressure: 80 MPa
Mold temperature: constant 80 ° C. (Reference Example 1) or constant 135 ° C. (Reference Example 2); 135 ° C. during filling, 40 ° C. during cooling (Example 1, Comparative Example 1) (shown as 135 to 40 in the table)
Resin material: Unfilled polyacetal resin (Duracon ^TM M90S manufactured by Polyplastics Co., Ltd., melting point 165 ° C., deflection temperature under load 110 ° C. (according to test method ASTM D648, load 1.82 MPa))
Mold temperature controller: Cisco TURBU TDU4H 341 max temperature 150 ° C (aqueous medium)
The mold cavity is made of aluminum and is surrounded by a heat insulating plate.
For molded products, voids were observed with soft X-rays, and sink marks and appearance were visually evaluated.
Regarding the presence / absence of voids in the evaluation results, ○: None, ×: Presence / absence of presence / absence, ○: None, ×: Presence Appearance, ○: Good (no flow mark), ×: With flow mark [0019]
[Comparative Example 1]
Comparative Example 1 is an example using a hot runner method that does not mechanically open and close the gate. The mold temperature was set to 135 ° C. when the temperature was raised. In the cooling step, a cooling medium at 40 ° C. was circulated through the mold and cooled.
As shown in FIG. 1, the injection filling process and the pressure holding process are performed while the gate chip is continuously heated. From the beginning of the injection filling process to the end of the pressure holding process, the manifold, body, and gate chip are heated. A thick-walled molded product was molded by keeping each temperature at or above the melting temperature of the resin and setting the timing of switching to the cooling step immediately after completion of injection filling.
The resulting molded product was evaluated for voids, sink marks, appearance, and molding cycle. The results are shown in Table 1.
[0020]
[Example 1]
The same procedure as in Comparative Example 1 was performed except that the timing of switching to the cooling step was 10 seconds before the start of injection. The resulting molded product was evaluated for voids, sink marks, appearance, and molding cycle. The results are shown in Table 1.
Compared to Comparative Example 1, the molding cycle is clearly shortened.
[0021]
[Reference Examples 1-2]
Example 1 was performed except that the mold was fixed at the temperature shown in Table 1.
The resulting molded product was evaluated for voids, sink marks, appearance, and molding cycle. The results are shown in Table 1.
When the mold temperature was as low as 80 ° C., only a poor appearance was obtained. On the other hand, when the mold temperature is as high as 135 ° C., the appearance is improved, but the molding cycle becomes long, which is not practical.
[0022]
[Table 1]

[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, a thick molded product free from defects such as sink marks and voids that cannot be obtained by conventional molding methods even under normal molding conditions can be easily and economically reduced, and the molding cycle time can be further shortened. Can be produced well.
Furthermore, by changing the mold temperature by heating and cooling, and advancing the start timing of the cooling process, a thick molded product having a high quality appearance can be obtained in a short molding cycle.
Moreover, the thick molded product obtained by the present invention does not require post-treatment of the gate, and is suitable for small-quantity, multi-product production.
In addition, since it does not have voids or the like inside, it can be suitably used in many applications in the fields of building materials, industrial equipment, automobiles, electricity, and electronics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the structure of a hot runner mold used in the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for opening and closing a hot runner gate.
[Explanation of symbols]
1 Cavity 2 Hot Runner Gate 3 Body 4 Manifold 5 Molding Machine Nozzle 6 Gate Chip 7 Heat Insulation Plate 8 Manifold Heater 9 Product 10 Hot Runner Mold 11 Mold 13 Gate Open / Close Valve 21 High Temperature Controller 22 Low Temperature Controller 23 Switching Valve unit

Claims

In a cold cycle injection molding of a thermoplastic resin, a method for producing a molded product having a thickness of 8 mm or more, wherein a hot runner mold is used and the hot runner gate part resin is held in a molten state. ,
After the mold temperature is heated from the deflection temperature of the unfilled resin to the melting point + 20 ° C by the heating means, the molten resin is injected and filled into the mold at the same time or 0 to 10 seconds before switching from the heating means to the cooling means. Then, the mold is cooled to a mold temperature at the time of heating of −10 ° C. or less, and the molding cycle time is shortened.

The method for producing a molded article according to claim 1, wherein the cooling means cools the mold to a mold temperature at the time of heating from -100 ° C to a mold temperature at the time of heating of -10 ° C.

The method for producing a molded article according to claim 1 or 2, wherein the cooling means is a cooling means for circulating a cooling medium having a temperature of -10 ° C to a temperature lower than the deflection temperature under load to the mold.

A hot runner gate opening / closing means is provided. The hot runner gate is opened at least during the injection filling process and the pressure holding process, and the resin of the hot runner gate is in a molten state at least from the start of injection to the product solidification time. The manufacturing method of the molded product according to any one of claims 1 to 3, which is held.

The at least one of the hot runner gate chip, body and manifold is heated by a heating means from the start of injection to at least the product solidification time, and the resin of the hot runner gate portion is held in a molten state. 3. A method for producing a molded article according to any one of 3 above.

The method for producing a molded product according to any one of claims 1 to 5, wherein the periphery of the cavity and / or core portion of the hot runner mold is thermally insulated.

The method for producing a molded article according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermoplastic resin is a crystalline resin.

The method for producing a molded product according to claim 7, wherein the crystalline resin is a polyacetal resin.